Study kasus drop tegangan pada panel utama prambanan (new)

download Study kasus drop tegangan pada panel utama prambanan (new)

If you can't read please download the document

Transcript of Study kasus drop tegangan pada panel utama prambanan (new)

I.

PENDAHULUAN Listrik merupakan bentuk energi yang paling manfaat dan tepat bagi

1. Latar Belakang Masalah kehidupan manusia modern seperti sekarang ini, dimana energi listrik mempunyai satu fungsi yang fundamental yang dapat memberikan suatu kebutuhan atau pelayanan bagi daya listrik yang diperlukan oleh konsumen. Untuk mengatasi berkurangnya pasokan energi, maka pemerintah telah dan akan membangun pusat pembangkit listrik yang berdaya besar. Daya listrik tersebut akan disalurkan ke pusat beban melalui saluran transmisi dan saluran distribusi. Penyaluran energi listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban menggunakan saluan tansmisi yang bertegangan 500 KV dan 150 KV. Daya listrik pada saluran transmisi bertegangan tinggi tersebut diubah menjadi daya listrik yang bertegangan menengah, disalurkan pada jaringan distribusi primer ke gardu hubung atau menuju langsung pada distribusi. Pada gardu distribusi, daya listrik tersebut diturunkan tegangan menggunakan transformator distribusi menjadi tegangan menengah (500kV/150kV menjadi 20kV/11kV) dan langsung disalurkan pada konsumen melalui jaringan tegangan rendah (380V/220V). Pada suatu sistem penyaluran sistem tenaga listrik baik memakai sistem transmisi, sub transmisi maupun distribusi ada kemungkinan besar akan terjadi drop tegangan. Drop tegangan dapat juga terjadi karena penghantar yang dipakai mempunyai tahanan. Oleh karena itu, penyaluran jarak jauh sangat memungkinkan terjadinya drop tegangan dan memegang peranan penting. Akibat dari kerugian tersebut maka akan timbul rugi-rugi daya atau rugi tegangan, apabila rugi-rugi daya tersebut dinilai dengan uang maka kehilangan daya sebesar 1% di sistem kelistrikan PLN setara kurang lebih dengan kerugian finansial sebesar satu triliun rupiah pertahun (Subiyanto 12 Maret 2008). Pada sisi lain, nilai daya yang hilang di sistem kelistrikan PLN akibat pencurian daya nilainya juga cukup besar, yaitu sekitar 11.44 persen dari total produksi daya yang dihasilkan PLN secara nasional. Kehilangan

daya ini mengakibatkan kerugian finansial yang nilainya bahkan lebih besar dari margin keuntungan PLN, merupakan pemborosan atau rugi biaya. Rugi biaya ini dapat diperkecil jika berhasil memperkecil rugi-rugi daya dan permasalaan yang ada pada saluran tersebut seminimal mungkin. 2. Rumusan Masalah 1. Berapa besar arus dan tegangan pada jaringan distribusi ke panel Prambanan. 2. Bagaimana cara / metode untuk memperbaiki drop tegangan pada jaringan tersebut yang paling ekonomis. 3. Batasan Masalah 1. Pembahasan tugas akhir ini dapat dicapai sasaran yang diinginkan, maka lingkup pembahasannya dibatasi pada berapa rugi-rugi daya dan tegangan yang terjadi pada jaringan distribusi panel utama Prambanan. 2. II. Sofware yang digunakan jenis Elektrikel Designers Reference, NEC 2005 version TUJUAN dan MANFAAT 1. Untuk mengetahui kondisi drop tegangan pada panel utama Prambanan. 2. Mengetahui metode perbaikan pada jaringan tersebut dengan biaya paling murah. Manfaat Manfaat yang diharapkan pada penulisan tugas akhir ini antara lain adalah: 1. Menambah pengetahuan pada bidang elektro, khususnya konsentrasi sistem tenaga listrik dalam hal drop tegangan 2. Dapat memperkecil drop tegangan yang terjadi pada panel utama Prambanan. Tujuan

III. 3.1.

TINJAUAN PUSTAKA Telaah Penelitian Upaya yang dilakukan untuk meningkatkan efisiensi operasi sistem tenaga listrik. Di sisi pembangkitan dilakukan penjadwalan optimal pembangkitan (Malange, Alves et al. 2004; Somasundaram, Kuppusamy et al. 2004; Wu, Rothleder et al. 2004). Penjadwalan tersebut dilakukan untuk meningkatkan kemampuan pembangkitan dan menjamin kontinyuitas pasokan dengan biaya pembangkitan minimal. Pada sub sistem penyaluran tenaga listrik dilakukan alokasi optimal daya reaktif untuk menekan rugi-rugi daya penyaluran dan mempertahankan profil tegangan (Malange, Alves et al. 2004; Somasundaram, Kuppusamy et al. 2004; Wu, Rothleder et al. 2004). Pengaturan optimal aliran daya listrik (optimal power flow) juga dilakukan untuk menurunkan rugi daya penyaluran, mengoptimalkan kapasitas pembangkitan serta memperbaiki profil tegangan (Malange, Alves et al. 2004; Somasundaram, Kuppusamy et al. 2004; Wu, Rothleder et al. 2004).

3.2.

Landasan Teori Jaringan distribusi tenaga listrik merupakan semua bagian dari sistem tenaga listrik yang menghubungkan sumber daya besar (big power source) dengan rangkaian pelayanan pada konsumen. Sumber daya besar adalah pusat-pusat pembangkit listrik dengan kapasitas daya dihasilkan dalam satuan MW. Pembangkit listrik digolongkan atas jenisjenis tenaga digunakan, seperti pembangkit yang menggunakan tenaga air, bahan minyak bumi / batu bara, panas surya, tenaga angin. Fungsi utama dari sistem distribusi adalah untuk menyalurkan energi listrik dari sumber daya ke pemakai atau konsumen. Baik buruknya suatu sistem distribusi dinilai dari bermacam-macam faktor, diataranya menyangkut hal-hal sebagai berikut : 1. Kontinuitas pelayanan, 2. Efisiensi,

3. Fleksibilitas, 4. Regulasi tegangan, dan 5. Harga sistem. Lima faktor pelayanan dan masalah-masalah yang di hadapi dalam suatu sistem jaringan distribusi adalah bagaimana menyalurkan tenaga listrik ke konsumen dengan cara sebaik-baiknya untuk saat tertentu dan juga untuk masa yang akan datang. Pada sistem distribusi, harus memenuhi beberapa syarat sebagai berikut : a. Gangguan terhadap pelayanan (Interruption) tidak boleh terlalu sering. b. Gangguan terhadap pelayanan pada suatu daerah tidak boleh terlalu lama. c. Regulasi tegangan tidak terlampau besar. d. Biaya sistem opersional harus serendah mungkin. e. Harus fleksibel (mudah menyesuaikan diri dengan keadaan yang terjadi, seperti perubahanperubahan pada sistem perubahan beban yang tidak menelan biaya yang tinggi). Jaringan distribusi pada umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu sebagai berikut : 1) Jaringan Distribusi primer yaitu jaringan tenaga daya listrik listrik Jaringan yang dari ini menyalurkan gardu

gardu induk sub transmisi ke distribusi. merupakan primer. 2) Jaringan Distribusi Sekunder yaitu jaringan tegangan

menengah atau jaringan tegangan

jaringan

tenaga daya

listrik listrik

yang dari sebut

menyalurkan

gardu distribusi ke konsumen. Jaringan ini sering di jaringan tenaga rendah.

Gambar 1 Diagram sistem jaringan distribusi tenaga listrik 3.3. Konstanta-Konstanta Saluran Pada saluran transmisi, sub tansmisi dan distribusi mempunyai

empat parameter yang mempengaruhi kemampuannnya untuk fungsi sebagai bagian dari suatu sistem tenaga : resistansi, induksi, kapasitansi, dan konduktansi. a. Resistansi (R) Resistansi adalah tahanan pada suatu pengahantar baik itu pada saluran transmisi maupun distribusi yang menyebabkan kerugian daya. Jika tahanan searahnya satu penghantar diketahui pada temperature tertentu, maka tahanan searahnya dapat di tentukan persamaan : R1 t t1 R2 = t t 2 .....(1) dengan : R 1 : Tahanan searah penghantar pada temperatur t1 R 2 : Tahanan searah penghantar pada temperatur t2 t : Konstanta untuk suatu penghantar tertentu yang di tentukan dalam konstanta t tersebut sebagai berikut : a. 234,5 untuk tembaga 100% b. 241,0 untuk tembaga 97% c. 228,0 untuk tembaga 61% Proses mendapatkan tahanan bolak-balik pada temperatur dan frekuensi tertentu dapat di pergunakan persamaan : Rf = Rac = K.Rdc............................................................................(2) dengan : Rf : Tahanan bolak-balik pada temperatur dan frekuensi tertentu (Ohm/mil) K : konstanta yang tergantung harga X pada skin effect (k = 0,87526.X). Sedangkan untuk harga X dapat di hitung dengan persamaan : I X = 0,063599 Rdc ....(3)

dengan : Rdc : Tahanan arus searah dari konduktor pada temperatur yang di ketahui (Ohm/mil) f : Frekuensi bolak-balik (Hz) Permeabilitas konduktor untuk bahan nonmagnetik sebesar = 1. Sebagai catatan, bila pada frekuensi 50 Hz harga tahanan yang di koreksi dengan skin effect di abaikan, karena pengaruh ini tidak begitu berarti.

b. Induktansi (L) Induktansi kawat pada umumnya untuk mengetahui masingmasing kawat saluran, tergantung dari besarnya fluks yang di timbulkan oleh arus yang mengalir pada saluran penghantar tersebut. c. Kapasitansi (C) Kapasitansi adalah selisih antara potensi dengan penghantar, sehingga menyebabkan penghantar tersebut bermuara, misalnya terjadi pada plat kapasitor, sedangkan untuk saluran daya yang mempunyai panjang di bawah 80 km maka kapasitansinya sangat kecil sehingga dapat di abaikan, sedangkan pada saluran yang lebih panjang dengan tegangan cukup tinggi maka kapasitansinya harus di perhitungkan. d. Konduktansi Konduktansi adalah penghantar-penghantar atau antar penghantar dengan tanah yang menyebabkan terjadinya arus bocor pada isolator-isolator dari saluran tersebut, adapun jenis penghantarpenghantar yang sering di gunakan pada sistem tenaga listrik, antara lain : a. AAC All Alumunium Conductor, seluruhnya terbuat dari

alumunium. b. AAAC All Alumunium Alloy Conductor, tidak seluruhnya terbuat dari campuran alumunium. c. ACSR Alumunium Conductor Stell Reinforced, Penghantar alumunium yang di perkuat dengan baja. d. ACAR Allumunium Conductor Alloy Reinforced, Penghantar alumunium yang di perkuat dengan campuran logam. e. TIC Twisted Insuline Cable, kabel insulin berpilin yang di gunakan di tegangan rendah. e. Parameter Saluran Pada saluran distribusi di pergunakan kawat udara ataupun kabel tanah sebagai penghantar untuk penyaluran daya listrik. Penghantar tersebut mempunyai impedansi yang terdiri dari resistansi. Besarnya resistansi tergantung dari jenis penghantar, panjang dan luas penampang atau yang dapat di nyatakan sebagai berikut : l A ........................................................................................ (4) R= dengan : R = Resistensi kawat penghantar A = Luas penampang kawat penghantar (mm2) = Tahanan jenis kawat penghantar ( .mm2/m) l = Panjang kawat penghantar (m) Sedangkan besarnya sangat di tentukan oleh induktasi dari kawat dan frekunsi arus bolak-balik, yaitu : X L = 2 p. f. L .................................................................................. (5) dengan : X L = Reaktansi kawat penghantar (Ohm) f p = Frekuensi arus bolak-balik (Hz) = 3,14

L = Induktasi kawat penghantar (Henry) (Abdul Kadir,1998, Transmisi Tenaga Listrik, Hal 152) f. Daya Listrik Daya listrik adalah hasil perkalian tegangan dan arus serta diperhitungkan juga faktor kerja daya listrik tersebut, antara lain: 1. Daya Semu Daya semu adalah daya yang lewat pada suatu saluran transmisi atau distribusi, daya semu adalah tegangan dikali dengan arus. Daya semu untuk satu fasa : S 1f = V . I ......(6) Daya semu untuk tiga fasa: S 3f = 3VL-N . I = dengan : VL-N I S1 f S3 f = Tegangan fasa line to netral (Volt) = Arus yang mengalir (A) = Daya semu satu fasa (VA, KVA, MVA) = Daya semu tiga fasa (VA, KVA, MVA) 3 VL-L . I ...............(7)

2. Daya aktif (Daya Nyata) Daya aktif adalah daya yang dipakai untuk keperluan menggerakkan mesin atau mekanik, dimana daya tersebut dapat diubah menjadi panas. Daya aktif ini merupakan pembentukan dari besar tegangan yang kemudian dikaitkan dengan besaran atau faktor dayanya. Daya aktif adalah tegangan dikali dengan arus dikali dengan cos f Daya aktif untuk satu fasa: P 1f = V . I. Cos f........(8) Daya aktif untuk tiga fasa:

P ( Watt) S (VA) Gambar 2 Segitiga Daya

Q (VAR)

P 3f

= 3 . VL-N .I. Cos f = 3 VL-L .I.Cos f......(9)

dengan : Cos f = Faktor daya P = daya aktif (Watt, Kilowatt, Megawatt) Daya reaktif adalah selisih anatar daya semu yang masuk pada saluran daya aktif yang terpakai untuk daya mekanik panas. Daya aktif untuk satu fasa : Q 1f Q 3f = V. I . Sin f.................(10) = 3 . VL-N .I. Sin f = 3 VL-L . I. Sin f.........(11) Daya reaktif untuk tiga fasa: 3. Daya reaktif

Satuannya adalah VAR, KVAR, MVAR 3.4. Segitiga Daya Segitiga daya adalah hubungan antara daya semu, daya aktif dan daya reaktif, sehingga dapat digambarkan dalam suatu segitiga daya sebagai berikut :

dengan : S P Q 3.5. = V.I = S. Cos f = S . Sin f

Rugi-Rugi tegangan dalam jaringan Setiap penyaluran energi listrik dari sumber tenaga listrik ke konsumen yang letaknya berjauhan selalu terjadi kerugian-kerugian. Adapun salah satu kerugian-kerugian tersebut adalah kerugian tegangan. Hal ini disebabkan setiap saluran distribusi mempunyai hambatan, induktansi, dan kapasitansi. Untuk nilai kapasitansi saluran distribusi biasanya kecil sehingga diabaikan. Rangkaian ekuivalen ditunjukkan pada gambar 3.

Gambar 3 Rangkaian Ekuivalen Berdasarkan gambar 3 rangkaian ekuivalent, jika ada arus yang mengalir melalui saluran distribusi maka akan terjadi penurunan tegangan sepanjang saluran. Dengan demikian tegangan pada pusat beban tidak sama besar dengan tegangan pengiriman. Penurunan tegangan terjadi dari dua komponen : a. I . Rs yaitu rugi-rugi tegangan akibat tahanan saluran. b. I . Xs yaitu rugi-rugi tegangan akibat reaktansi saluran.

Sehingga kerugian tegangan pada saluran distribusi dapat dinyatakan : V = Vs Vr = Is. Rs + j . Is . Xs = Is (Rs + j Xs)..... (12) Maka besar tegangan adalah : V = (Is.Rs.Cos f) + (Is.Xs.Sin f).......(13) dengan : V Rs Xs Is = Rugi tegangan (V, KV, MV) = Nilai resistansi pada saluran () = Nilai reaktansi pada saluran () = Besar arus pada beban (A)

Cos f = Besar faktor daya dengan besar tegangan yang diterima : V=V- V Maka besar nilai persentase (%) rugi tegangan adalah : .V V (%) = V x 100% dengan : V (%) V = Rugi Tegangan dalam % (V) = tegangan kerja (V)

V H = Besar tegangan yang diterima 3.6. Rugi-Rugi Daya dalam Jaringan Suatu sistem distribusi tenaga listrik selalu diusahakan agar rugirugi daya yang akan terjadi pada jaringan distribusi sekecil-kecilnya. Hal ini dimaksudkan agar daya yang disalurkan ke konsumen tidak terlampau berkurang. Tahanan yang terdapat pada saluran atau penghantar adalah salah satu penyebab kerugian pada jaringan. Disamping itu ada juga

kehilangan daya yang dikarenakan adanya kebocoran isolator. Dari penjelasan diatas, maka besar kerugian daya pada saluran tiga fasa : Ps = I2 . R.....(14) Jika besar kerugian daya sudah diperoleh maka besar daya yang diterima: Pr = P Ps.......(15) Maka besar nilai persentase (%) kerugian daya adalah : dengan : Ps Pr P R I IV. = Rugi daya pada saluran (W, KW, MW) = Besar daya yang diterima (W, KW, MW) = Besar daya yang disalurkan (W, KW, MW) = Tahanan penghantar per phasa (/km) = Besar kuat arus pada beban (A) Metode Penelitian

Metodologi penyusunan tugas akhir ini dilaksanakan dengan : 1. Metode Literatur Mengumpulkan bahan-bahan yang berhubungan dengan judul tugas akhir dari buku-buku yang ada diperpustakaan maupun buku-buku panduan dari unit pada panel Prambanan. 2. Metode Konsultasi/Wawancara Untuk memperoleh Informasi yang lebih jelas mengenai judul yang akan dibahas, penulis mengadakan suatu metode tukar pendapat dan konsultasi dengan Dosen Pembimbing, Pembimbing lapangan di PT. Taman wisata candi Borobudur, Prambanan, dan Ratu Boko. 3. Metode Observasi Melakukan pengamatan langsung di lokasi PT. Taman wisata candi Borobudur, Prambanan, dan Ratu Boko..

Perbaikan

Perbaikan

Proses Penyusunan Tugas Akhir

Tidak

Tidak

Ya

Ya

Gambar 4. Diagram Alur Penelitian

V.

JADWAL PENELITIAN Rencana waktu penelitian dan pembuatan laporan ini diharapkan

dapat selesai dalam 3 bulan dengan rincian sebagai berikut: BULAN 1 No Nama Kegiatan I 1 2 3 4 5 Konsultasi Pembimbing Studi Literatur Pembuatan Proposal Analisa Data Pembuatan Laporan Minggu keII III IV I BULAN 2 Minggu keII III IV I BULAN 3 Minggu keII III IV

VI.

Sistematika Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini perlu dibuat sistematika

pembahasan untuk melihat secara garis besar materi yang dibahas dan diatur sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Membahas latar belakang masalah, permasalahan, batasan masalah, tujuan, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan yang dipakai untuk penyelesaian. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Membahas tentang sistem distribusi tenaga listrik, bagian-bagian dari sistem distribusi, bentuk jaringan distribusi, macam jaringan parameter saluran dan rugi pada saluran.

BAB III GAMBARAN UMUM Pada bab ini menjelaskan mengenai peralatan, bahan, prosedur penelitian dan data penelitian. BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Membahas mengenai perhitungan rugi-rugi tegangan listrik pada beban puncak siang ataupun malam hari. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini mengemukakan tentang kesimpulan dan saran yang merupakan bab penutup dalam penulisan Laporan Akhir ini.

VII.

DAFTAR PUSTAKA Abdul Kadir. 1998. Transmisi Tenaga Listrik. Universitas Indonesia. Jakarta. Arismunandar. A., dan S. Kuwahara. 1972. teknik Tegangan Tinggi Jilid II dan III. PT. Pradnya Paramia. Jakarta Subiyanto, E. (12 Maret 2008). Reorganisasi dan mismanajemen PLN. Republika. AS Pabla., Abdul Hadi, Ir. 1991. Sistem Distribusi Tenaga Listrik. Erlangga. Jakarta Kompas (27/02/2006). Industri Curi Listrik. William D., dan Stvensen, Jr., Jr., 1993. Analisis Sistem Tenaga Listrik. Erlangga. Jakarta.